高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第八章第二节 磁场对运动电荷的作用课件 新人教版.ppt

第八章磁场 第二节磁场对运动电荷的作用 一 洛伦兹力1 定义 电荷在磁场中所受的力 2 大小 1 v b时 f 2 v b时 f 3 方向 1 判定方法 应用左手定则 注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向 2 方向特点 f b f v 即f垂直于 决定的平面 注意b和v可以有任意夹角 由于f始终 v的方向 故洛伦兹力永不做功 运动 0 qvb b v 垂直于 二 带电粒子在匀强磁场中的运动1 若v b 带电粒子以入射速度v做 运动 2 若v b 带电粒子在垂直于磁感线的平面内 以入射速度v做 运动 匀速直线 匀速圆周 1 1 单选 带电荷量为 q的粒子在匀强磁场中运动 下列说法中正确的是 a 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同b 如果把 q改为 q 且速度反向 大小不变 则洛伦兹力的大小 方向均不变c 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直 磁场方向一定与电荷运动方向垂直d 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能 速度均不变 b 1 2 单选 2013 高考安徽卷 图中a b c d为四根与纸面垂直的长直导线 其横截面位于正方形的四个顶点上 导线中通有大小相同的电流 方向如图所示 一带正电的粒子从正方形中心o点沿垂直于纸面的方向向外运动 它所受洛伦兹力的方向是 a 向上b 向下c 向左d 向右 b 2 多选 如图所示 质量为m 电荷量为 q的带电粒子 以不同的初速度两次从o点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场 在洛伦兹力作用下分别从m n两点射出磁场 测得om on 3 4 则下列说法中错误的是 a 两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3 4b 两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3 4c 两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3 4d 两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4 3 ad 1 洛伦兹力方向的特点 1 洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直 即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面 2 当电荷运动方向发生变化时 洛伦兹力的方向也随之变化 洛伦兹力和电场力的比较 2 洛伦兹力与电场力的比较 v 0且v与b不平行 电荷处在电场中 f qvb v b f qe 一定是f b f v 与电荷电性无关 正电荷与电场方向相同 负电荷与电场方向相反 任何情况下都不做功 可能做正功 负功 也可能不做功 f为零 b不一定为零 f为零 e一定为零 只改变电荷运动的速度方向 不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小 也可以改变电荷运动的方向 在如图所示宽度范围内 用场强为e的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转 角 在同样宽度范围内 若改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场 图中未画出 使该粒子穿过该区域 并使偏转角也为 不计粒子的重力 问 1 匀强磁场的磁感应强度是多大 2 粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大 3 若上述电场和磁场同时存在 粒子能否沿直线运动 思路点拨 1 粒子在匀强电场中做什么性质的运动 用什么知识求解 2 粒子在匀强磁场中做什么性质的运动 用什么知识求解 课堂笔记 总结提升 带电粒子在电 磁场中运动的区别 1 带电粒子在匀强电场中常做类平抛运动 可采用运动的分解的方法来分析 2 带电粒子在匀强磁场中常做匀速圆周运动 可采用匀速圆周运动的相关规律分析 c 1 圆心的确定 1 已知入射点 出射点 入射方向和出射方向时 可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线 两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图甲所示 图中p为入射点 m为出射点 2 已知入射方向 入射点和出射点的位置时 可以通过入射点作入射方向的垂线 连接入射点和出射点 作其中垂线 这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心 如图乙所示 p为入射点 m为出射点 带电粒子在匀强磁场中的运动 2 半径的确定可利用物理学公式或几何知识 勾股定理 三角函数等 求出半径大小 b 总结提升 求解粒子在匀强磁场中运动问题的步骤 1 画轨迹 即确定圆心 画出运动轨迹 2 找联系 轨道半径与磁感应强度 运动速度的联系 偏转角度与圆心角 运动时间的联系 在磁场中的运动时间与周期的联系 3 用规律 即牛顿运动定律和圆周运动的规律 特别是周期公式 半径公式 2 单选 2012 高考安徽卷 如图所示 圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个带电粒子以速度v从a点沿直径aob方向射入磁场 经过 t时间从c点射出磁场 oc与ob成60 角 现将带电粒子的速度变为v 3 仍从a点沿原方向射入磁场 不计重力 则粒子在磁场中的运动时间变为 b 1 问题概述带电粒子在有界磁场中的运动问题一直是高考的热点 常见的磁场边界有单直线边界 双直线边界 矩形边界和圆形边界等 因为是有界磁场 则带电粒子运动的完整圆周往往会被破坏 可能存在最大 最小面积 最长 最短时间等问题 带电粒子在有界磁场中的临界和极值问题 2 临界分析 1 单直线边界型 当粒子源在磁场中 且可以向纸面内各个方向以相同速率发射同种带电粒子时以图甲中带负电粒子的运动为例 2 双直线边界型 当粒子源在一条边界上向纸面内各个方向以相同速率发射同一种粒子时 以图乙中带负电粒子的运动为例 3 圆形边界类型 圆形磁场区域规律要点a 相交于圆心 带电粒子沿指向圆心的方向进入磁场 则出磁场时速度矢量的反向延长线一定过圆心 即两速度矢量相交于圆心 如图丙所示 b 直径最小 带电粒子从直径的一个端点射入磁场 则从该直径的另一端点射出时 圆形磁场区域面积最小 如图丁所示 环状磁场区域规律要点a 径向出入 带电粒子沿 逆 半径方向射入磁场 若能返回同一边界 则一定逆 沿 半径方向射出磁场 b 最值相切 当带电粒子的运动轨迹与圆相切时 粒子有最大速度vm而磁场有最小磁感应强度b 如图戊所示 规律总结 带电体进入有界磁场区域 一般存在临界问题 处理的方法是寻找临界状态 画出临界轨迹 1 带电体在磁场中 离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零 2 射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切 对应粒子速度的临界值 3 时间极值 当速率v一定时 弧长 弦长 越长 圆周角越大 则带电粒子在有界磁场中运动时间越长 当速率不同时 圆周角大的运动时间长 3 单选 如图所示 圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场 三个质量和电荷量都相同的带电粒子a b